• Wind and Structures
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• 제32권2호
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• pp.143-159
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• 2021

The 246.8-m-tall Beijing Olympic Tower (BOT) is a new landmark in Beijing City, China. Its unique architectural style with five sub-towers and a large tower crown gives rise to complex dynamic characteristics. Thus, it is wind-sensitive, and a double-stage pendulum tuned mass damper (DPTMD) has been installed for vibration mitigation. In this study, a finite-element analysis of the wind-induced responses of the tower based on full-scale measurement results was performed. First, the structure of the BOT and the full-scale measurement are introduced. According to the measured dynamic characteristics of the BOT, such as the natural frequencies, modal shapes, and damping ratios, an accurate finite-element model (FEM) was established and updated. On the basis of wind measurements, as well as wind-tunnel test results, the wind load on the model was calculated. Then, the wind-induced responses of the BOT with the DPTMD were obtained and compared with the measured responses to assess the numerical wind-induced response analysis method. Finally, the wind-induced serviceability of the BOT was evaluated according to the field measurement results for the wind-induced response and was found to be satisfactory for human comfort.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제86권4호
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• pp.573-587
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• 2023

A conventional tuned mass damper (TMD) provides a passive control option to suppress the structures' wind- or earthquake-induced vibrations. However, excessive displacements of the TMD raise concerns in the practical implementation. Therefore, this study proposes a novel TMD designed for and deployed on a high-rise sightseeing tower. The device consists of an integrated two-way slide rail mount and an eddy current damper (ECD) with a stroke control mechanism. This stroke control mechanism allows the damping coefficient to automatically increase when the stroke reaches a predetermined value, preventing excessive damper displacements during large earthquakes. The corresponding two-stage damping parameters are designed with a variable-thickness copper plate to enable the TMD stroke within a specified range. Thus, this study discusses the detailed design schemes of the device components in TMD. The designed two-stage damping parameters are also numerically verified, and the structural responses with/without the TMD are compared. As seen in the results, the proposed TMD yields effective control authority to limit the acceleration response within a comfort level. In addition, this TMD resolves the spatial availability for the damper movement in high-rise buildings by the controllable damping mechanism.

• 대한토목학회논문집
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• 제34권3호
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• pp.729-737
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• 2014

비대칭 사장교에 지진으로 인한 진동을 MR(Magneto-rheological) 댐퍼를 이용하여 효과적으로 제어하는 연구를 수행하였다. MR 댐퍼의 실용적인 사용성을 높이기 위하여 비대칭 사장교 구조물을 설계/제작하고, 이 교량구조물을 적정하게 제어할 수 있도록 MR 댐퍼를 제작하였다. El-centro 지진파로 비대칭 사장교를 수평방향으로 가진하여 수직방향과 수평방향의 진동을 제어하는 실험을 하였다. 각 방향의 진동제어 실험에 5가지의 제어 조건으로 MR 댐퍼의 제어성능을 평가 하였다. 실험결과 MR 댐퍼는 지진진동으로 인한 비대징사장교를 진동제어 하기 위하여 Lyapunov Control 알고리즘과 Clipped-optimal control 알고리즘을 이용하여 제어를 할 경우, 보다 효과적으로 진동을 제어하는 것을 알 수 있었다. 그리고 구조물의 비대칭성과 수평 가진으로 인하여 수직 및 수평 방향의 진동제어가 서로 다른 제어효과를 보였다. 이와 같은 제어효과는 비대칭 사장교와 같은 유연하며 비대칭인 구조물에 준능동의 MR 댐퍼가 효과적으로 지진진동을 제어하는 것으로 평가되었다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제9권3호
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• pp.43-50
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• 2005

데크플레이트와 콘크리트가 합성되어 있는 합성 바닥판 구조물은 데크플레이트의 골 방향과 골 직각방향에 대하여 강성이 다르므로 직교이방성판 거동을 보이고 있으며 테크플레이트와 콘크리트의 합성 거동으로 인하여 적층 바닥판 구조물로 평가할 수 있다. 이러한 합성데크 바닥판 구조물의 진동에 대한 정확한 사용성 평가를 위해서는 합성데크 바닥판 구조물의 정밀 진동해석을 수행하여야 한다. 이를 위해서는 합성데크 바닥판 구조물의 강성에 대한 직교이방성 그리고 데크플레이트와 콘크리트의 합성에 대한 정확한 거동 평가가 수반되어야 한다. 본 논문에서는 합성데크 바닥판 구조물의 골 직각 방향에 대한 강성을 계산하기 위하여 각각의 토핑 콘크리트 두께와 데크플레이트 두께를 적용하였다. 또한 골 방향에 대한 강성을 계산하기 위하여 콘크리트와 데크플레이트의 단면 강성을 구하여 등가두께를 적용하였다. 그리고 콘크리트와 데크플레이트의 합성거동을 표현하기 위하여 적층판에 대한 등가 강성식을 적용, 합성데크 바닥판 구조물의 강성을 나타내었다. 본 논문에서 제안한 합성데크 바닥판 구조물의 실용적인 모형화방법을 적용할 경우에 합성데크 바닥판 구조물의 강성에 대한 직교이방성과 콘크리트와 데크플레이트의 합성 거동을 잘 표현할 수 있었다.

• 한국윤활학회:학술대회논문집
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• 한국윤활학회 2002년도 proceedings of the second asia international conference on tribology
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• pp.389-396
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• 2002

In XXI century it is necessary to expect the recommencement and development of activities on mastering the Moon. In the long term it is construction of manned lunar bases with industrial, astrophysical, procuring, repair equipment and services. Interplanetary flights from the Moon demand smaller power expenditures, than from the Earth, therefore it is favourable to use its surface for the construction of space-vehicle launching sites. Flights of devices in libration points in the system 'Earth - Moon' are considered. Experience of engineering system creation for the Moon displays the great complexity in provision of serviceability and reliability of friction units. Open friction units should operate under following conditions on the Moon: pressure of environment (vacuum) $p\;>10\;^{-10}$ Pa; wide range of temperature change $+150^{\circ}C\;...170^{\circ}C$; high evaporability of lubricants; influence of temperature gradients and warping of constructions; sublimation of elements of constructional materials; irradiation of different physical nature; effect of micrometeorites; reduced gravitation; influence of abrasive particles of lunar ground; requirements on minimization of size and weight characteristics of a construction (high tension); undesirability (impossibility) of application of liquid and plastic lubricants; vibration, shock, acoustic loadings during start and landings to the Earth; difficulties in repair-regenerative operations in conditions of the Moon etc. Adhesive interaction of conjugated surfaces is the principal reason of possible failures of rubbed units on the Moon. In the research of the Moon automatic interplanetary stations of 'Luna' (USSR), 'Surveyer', 'Apollo' (USA) series were used. Stations executed functions of flying, landing, artificial satellites of the Moon, moon-rovers and manned spacecrafts such as 'Apollo'. The experimental- theoretical researches carried out in the sixtieth years on tribology for conditions of the Moon appeared to be rather useful to engineering of an outer space exploration and the decision of complex problems for the friction units operating in extreme conditions on the Earth. For the creation of highly loaded friction units for the long service life on the Moon it is required not only to use accumulated experience and designed technologies, but also to carry out wide scientific research.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제22권3호
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• pp.289-296
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• 2009

건축구조물의 고유진동수는 지진하중 혹은 풍하중의 크기를 결정하고 바람에 의한 진동을 예측하여 사용성조건을 검토하기 위해 반드시 필요하다. 본 논문에서는 철근콘크리트조 주상복합건물을 대상으로 현장계측을 통해 얻은 데이터와 시스템 식별기법을 사용하여 얻은 고유진동수와 모드형상을 해석모델에 의한 결과와 비교하였다. 해석모델은 실무에 일반적으로 사용되어지는 PC기반의 유한요소해석 프로그램을 사용하여 작성하였으며, 골조만을 모델링한 기본모델로부터 계측당시 구조물의 강성에 영향을 미칠 것으로 판단되는 요소들을 단계적으로 포함시켜 가면서 그 결과를 계측치에서 얻은 값과 비교하였다. 기본모델로부터 수정된 사항은 1) 콘크리트 배합강도를 고려한 탄성계수의 보정, 2) 바닥 슬래브의 휨강성, 3) 비구조벽이다. 이와 같은 요소를 모두 포함한 해석모델은 실제 계측치로부터 얻은 고유진동수, 모드형상과 가장 유사한 결과를 나타내었다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제61권3호
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• pp.419-426
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• 2017

Recently, the transportation of dangerous explosive goods is increasing, which makes vehicle blasting accidents a potential threat for the safety of bridge structures. In addition, blasting accidents happen more easily when earthquake occurs. Excessive dynamic response of bridges under extreme loads may cause local member damage, serviceability issues, or even failure of the whole structure. In this paper, a new explosion-proof and aseismic system is proposed including cable support damping bearing and steel-fiber reinforced concrete based on the existing researches. Then, considering one 40m-span simply supported concrete T-bridge as the prototype, through scale model test and numerical simulation, the dynamic response of the bridge under three conditions including only earthquake, only blast load and the combination of the two extreme loads is obtained and the applicability of this explosion-proof and aseismic system is explored. Results of the study show that this explosion-proof and aseismic system has good adaptability to seism and blast load at different level. The reducing vibration isolation efficiency of cable support damping bearing is pretty high. Increasing cables does not affect the good shock-absorption performance of the original bearing. The new system is good at shock absorption and displacement limitation. It works well in reducing the vertical dynamic response of beam body, and could limit the relative displacement between main girder and capping beam in different orientation so as to solve the problem of beam falling. The study also shows that the enhancement of steel fibers in concrete could significantly improve the blast resistance of main beam. Results of this paper can be used in the process of antiknock design, and provide strong theoretical basis for comprehensive protection and support of girder bridges.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제21권3호
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• pp.60-68
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• 2017

교량은 사회간접시설물의 핵심이 되는 도로의 주요 시설물이므로 공용기간 동안 안정성과 사용성이 확보될 수 있도록 건설되며, 교량의 안전성 확보를 위하여 현재 상태에서 건전성을 평가하는 것은 유지관리 업무에서 중요한 과제이다. 일반적으로 교량의 내하력 평가를 위해 차량재하시험을 통하여 횡분배율을 측정함으로써 교량의 중첩거동 및 대칭거동을 확인할 수 있다. 그러나 공용중인 교량의 횡분배율을 측정하기 위하여 정적재하시험을 수행하고 있으며 교통통제의 어려움이 있다. 따라서 본 연구에서는 동적재하시험 및 상시진동시험에서 측정된 교량의 변위응답 데이터를 경험적 모드분해기법을 이용하여 정적 성분의 변위를 추출하였다. 추출된 정적 성분의 변위를 이용하여 횡분배율을 추정하였으며, 정적재하시험에서 측정된 횡분배율과 비교하였다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제7권4호
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• pp.71-79
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• 2003

사장교에서 케이블은 교량 전체에 있어서 매우 중요한 요소이다. 차량, 바람 혹은 풍우에 의한 케이블의 진동은 교량의 안전성과 사용성을 감소시키는 주요 원인이 되어왔으며 이러한 문제를 해결하는 효과적인 방법중의 하나는 케이블 댐퍼를 설치하는 것이다. 이 케이블 댐퍼를 최적으로 설계하기 위해서는 케이블의 동특성을 정확하게 평가해야 하며 케이블 동특성치를 얻기 위해서는 정확한 가진이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 케이블 가진시스템을 개발하고 성능을 평가하기 위해 케이블 가진시스템의 운동방정식을 유도하였으며, 케이블 가진기를 케이블 모형에 설치하여 정현진동실험과 공진진동실험을 수행하여 케이블의 동특성을 효과적으로 구하였다.

• Smart Structures and Systems
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• 제23권5호
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• pp.449-466
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• 2019

Cable-stayed bridges are attractive due to their beauty, reducing material consumption, less harm to the environment and so on, in comparison with other kinds of bridges. As a massive structure with long period and low damping (0.3 to 2%) under many dynamic loads, these bridges are susceptible to fatigue, serviceability disorder, damage or even collapse. Tuned Mass Damper (TMD) is a suitable controlling system to reduce the vibrations and prevent the threats in such bridges. In this paper, Multi Tuned Mass Damper (MTMD) system is added to the Ahvaz cable stayed Bridge in Iran, to reduce its seismic vibrations. First, the bridge is modeled in SAP2000 followed with result verification. Dead and live loads and the moving loads have been assigned to the bridge. Then the finite element model is developed in OpenSees, with the goal of running a nonlinear time-history analysis. Three far-field and three near-field earthquake records are imposed to the model after scaling to the PGA of 0.25 g, 0.4 g, 0.55 g and 0.7 g. Two MTMD systems, passive and active, with the number of TMDs from 1 to 8, are placed in specific points of the main span of bridge, adding a total mass ratio of 1 to 10% to the bridge. The parameters of the TMDs are optimized using Genetic Algorithm (GA). Also, the optimum force for active control is achieved by Fuzzy Logic Control (FLC). The results showed that the maximum displacement of the center of the bridge main span reduced 33% and 48% respectively by adding passive and active MTMD systems. The RMS of displacement reduced 37% and 47%, the velocity 36% and 42% and also the base shear in pylons, 27% and 47%, respectively by adding passive and active systems, in the best cases.